Gröda mellan grödorna

Transkript

1 Gröda mellan grödorna samlad kunskap om fånggrödor Artval och odlingsmetoder behöver utvecklas för att förstärka även andra fördelar för odlingssystemet än minskat kväveläckage. Tidigare brytning minskar risken att överlevande fånggröda blir ett ogräs i nästa gröda, men ger sämre effekt på läckaget. Brassica-fånggrödor verkar lovande för stora delar av södra Sverige om de sås tidigt och etableringen lyckas. Rapport 2012:21

2

3 Sveriges lantbruksuniversitet har på uppdrag av Jordbruksverket gjort en kunskapssammanställning om odling av fånggrödor. Odling av fånggrödor är en av de viktigaste åtgärderna för att minska kväveläckaget från jordbruksmark och miljöersättning betalas varje år ut till lantbrukare som odlar fånggrödor. På senare år har intresset för att odla fånggrödor minskat. Det övergripande syftet med kunskapssammanställningen är att få ett underlag för hur fånggrödor kan utnyttjas effektivt i våra odlingssystem. Den kan också vara ett underlag vid utformning av villkor för miljöersättningen för odling av fånggrödor. Författarna ansvarar för rapportens innehåll Författare Helena Aronsson Göran Bergkvist Maria Stenberg Ann-Charlotte Wallenhammar

4

5 Sammanfattning Det övergripande syftet med denna litteratursammanställning var att ta fram ett underlag för att visa på möjligheter att i framtiden utnyttja fånggrödor på ett effektivt sätt i våra odlingssystem. En översikt av olika fånggrödearter, mer eller mindre beprövade, ges i tabell 1 tillsammans med indikationer om hur väl varje art uppfyller kriterier för en bra fånggröda. Vallgräs, vallbaljväxter, brassica-arter och höstsäd är de viktigaste grupperna av fånggrödor, men några ytterligare tas också upp. Urvalet av kriterier bygger på ställningstagandet att en riktigt bra fånggröda inte bara minskar kväveutlakningen, utan också ger mervärden för växtföljden. Den ska inte heller ge negativa effekter i växtföljden genom att bli kvar som ett ogräs eller bidra till uppförökning av sjukdomar. I en enkätundersökning bland fånggrödeodlare, som utförts av Jordbruksverket under 2010, framkom några frågor som särskilt tas upp i rapporten. Det gäller bland annat problemet med engelskt rajgräs som blir ett ogräs i växtföljden, och oron att vallgräsfånggrödor kan leda till uppförökning av skadegörare. När det gäller skadegörare finns teoretiskt tydliga risker för t ex uppförökning av jordburna svamppatogener kopplade till gräsfånggrödorna. Fånggrödorna har emellertid också en allmänt positiv effekt på mikrolivet i marken vilken delvis verkar förta dessa risker. Vi har inte hittat information som tyder på något generellt ökat tryck av skadegörare. Engelskt rajgräs har inga biologiska egenskaper som innebär att det utgör en större risk att bli ogräs än andra vallgräs. Det skjuter inte strå under insåningsåret, och de frön som bildas på plantor som överlever i nästa gröda bildar ingen långvarig fröbank i marken. Svårigheter med avdödningen på hösten och överlevande plantor är följaktligen huvudproblemet. I rapporten diskuteras metoder (kemisk och mekanisk) och tidpunkter för brytning för olika typer av fånggrödor. Det handlar till stor del om en kompromiss i varje situation, mellan önskan att få god effekt på läckaget, en säker avdödning och en bra förfruktseffekt. Förutom engelskt rajgräs är rajsvinglar, hundäxing, röd-, ängs- och rörsvingel gräsarter som kan fungera som insådda fånggrödor. Brassica-fånggrödorna, t ex olika typer av rättika och vitsenap, har mycket bra kapacitet som eftersådda fånggrödor, förutsatt att de etableras i tid. I rapporten presenteras erfarenheter som finns beträffande teknik och tidpunkt för etablering. Sådd före skörd ger vid gynnsamma förhållanden en bra fånggröda, men riskerar också att misslyckas. Sådd efter skörd med någon form av myllning är säkrare, men ger kortare tid för tillväxt. Möjligheten att odla oljerättika som fånggröda i olika klimatområden i södra Sverige illustreras med hjälp av klimatserier där vissa temperaturkriterier satts som krav. Vidare belyses riskerna med brassica-fånggrödor med avseende på uppförökning av växtföljdssjukdomar. Cikoria, honungsört, luddvicker och fältkrassing har växtsätt och livscykler som kan vara intressanta för fånggrödefunktion på olika vis. Av de tre förstnämnda finns en del erfarenhet, medan fältkrassing är en vildväxande art under förädling. Av litteraturen framgår det att grödor mellan huvudgrödorna röner stort intresse världen över, inte bara för att minska läckaget. Andra positiva effekter för växtföljden är också centrala. I vårt klimat ställs stora krav på en fånggrödas förmåga. Det finns inget stort utbud av nya arter att välja bland, men artblandningar är en möjlighet att kombinera olika grödors förmågor. Ett brett användande av de arter och sortvariationer som står till buds, för olika situationer och i olika kombinationer, är viktigt för att vidareutveckla fånggrödeodlingen i Sverige.

6

7 Innehåll 1 Inledning Bakgrund Avgränsning och utformning Fånggrödans funktioner Kriterier för fånggröda mot kväveläckage Lätt att etablera Svag konkurrens med huvudgrödan (gäller insådda fånggrödor) Kraftig tillväxt på hösten Kraftig rotutveckling Frosttålig Ingen frösättning och liten risk för överlevnad av frö och plantor Liten risk för uppförökning av skadegörare och växtsjukdomar Positiva växtföljdseffekter Fånggrödans effekt på kvävdynamiken i marken Mulluppbyggnad på lång sikt Brytning av fånggröda Fånggrödans effekt på fosforförluster Fånggrödans klimatpåverkan Odlingsmetodikens betydelse Såtidpunkt Putsning av fånggröda Gödsling och skörd av fånggröda Fånggröda i renbestånd eller artblandning Olika fånggrödearter Vallgräs som insådda fånggrödor Vallgräs, särskilt engelskt rajgräs, som ogräs i växtföljden Vallgräs och risk för uppförökning av skadegörare Engelskt rajgräs (Lolium perenne) Italienskt rajgräs (Lolium multiflorum) Westerwoldiskt rajgräs (Lolium westerwoldicum) Rajsvingel (Festulolium braunii) Ängssvingel (Festuca pratensis) Rörsvingel (Festuca arundinacea) Rödsvingel (Festuca rubra) Hundäxing (Dactylis glomerata) Timotej (Phleum pratense) Vallbaljväxter som insådda fånggrödor Rödklöver (Trifolium pratense) och vitklöver (Trifolium repens)... 28

8 3.3 Brassica-arter som fånggrödor Brassica-fånggrödor och risk för uppförökning av skadegörare Metoder för etablering av oljerättika och vitsenap Kvävetillgång och tillväxt Betydelse av såtidpunkt och höstens längd för tillväxten Klimatförutsättningar för oljerättika och vitsenap i olika regioner Tidpunkt för brytning av brassica-fånggrödor Rötterna och markstrukturen Oljerättika (Raphanus sativus var oleiformis) Rättika (Raphanus sativus var longipinnatus) Vitsenap (Sinapis alba) Höstraps (Brassica napus) Höstsäd som eftersådd fånggröda Höstråg (Secale cereale), Höstvete (Triticum aestivum), Rågvete (Triticale), Höstkorn (Hordeum vulgare) Övriga fånggrödor Cikoria (Cichorium intybus) Honungsört (Phacelia tanacetifolia) Luddvicker (Vicia villosa) Fältkrassing (Lepidium campestre) Fånggrödor i internationellt perspektiv Referenslista... 47

9 1 Inledning 1.1 Bakgrund Den ideala fånggrödan, sett ur ett vattenmiljöperspektiv ska naturligtvis minska läckaget av kväve. Den ska också vara robust och pålitlig, dvs lätt att etablera och växa bra under de flesta förhållanden. Den ska dessutom ha potential att öka sin tillväxt när det finns rikligt med kväve i marken som annars riskerar att lakas ut. Den perfekta fånggrödan minskar också risken för fosforförluster. Det gäller inte bara genom sitt fosforupptag, utan också genom att den hindrar jorderosion, gynnar vattnets infiltration och förbättrar markens struktur. Den ideala fånggrödan växer bara när den behövs och den behöver ingen behandling med kemiska avdödningsmedel som riskerar att hamna i vattenmiljön. Sett ur odlarens perspektiv finns det fler önskemål. Visst bör fånggrödan växa bra, men den ska inte konkurrera så mycket med huvudgrödan att avkastningen minskar. Fånggrödan får heller inte ställa till problem i växtföljden genom att föröka upp sjukdomar och skadegörare, och den bör absolut inte bli kvar som ett ogräs i efterföljande grödor. En bra fånggröda som fångar lantbrukarens intresse ger i slutändan någon form av mervärde för odlingen. En god förfruktseffekt/ gröngödslingsfunktion, en sanerande effekt på sjukdomar, undertryckande effekt på ogräs och långsiktigt positiva effekter på mullhalt och struktur är exempel på sådant som kan ge fånggrödan en naturlig plats i odlingen. Benämningen mellangröda är ibland mer passande än fånggröda för att poängtera att den kan ha fler funktioner än att fånga växtnäring. Här används dock genomgående uttrycket fånggröda även då andra funktioner tas upp. Den perfekta fånggrödan för alla situationer finns förmodligen inte, men utifrån de möjligheter som står till buds kan man hitta fånggrödor lämpliga för olika situationer. Hur en viss fånggröda kan tänkas fungera beror förstås på förutsättningar vad gäller typ av växtföljd, jordart, geografisk belägenhet m m. Också de krav som vattenmiljön ställer på reducerad näringsbelastning kan ha betydelse för hur olika fånggrödors egenskaper bör prioriteras och vilka kriterier som ska följas. Det övergripande målet med denna rapport är att vara ett stöd för vilka kriterier som är viktiga vid val av fånggröda och hur de kan prioriteras i olika fall. 1.2 Avgränsning och utformning Fånggrödan som åtgärd för minskat kväveläckage ges miljöersättning inom landsbygdsprogrammet och det är en åtgärd som fått stort genomslag i åtgärdsprogram för minskad kvävebelastning från jordbruket. Syftet med denna rapport är att ta fram ett kunskapsunderlag för fortsatt arbete med utformning av funktionella och effektiva framtida stödformer för fånggrödor. Förutom fånggrödors effekt på kväveutlakning beaktas också inverkan på fosforförluster, i den mån kunskap finns tillgänglig. I rapporten presenteras de viktigaste kriterierna för effektiva fånggrödor, och detta följs av en genomgång av olika tänkbara arter av insådda och eftersådda fånggrödor som kan uppfylla dessa kriterier. En del är väl beprövade i försök och praktisk odling. För andra saknas större erfarenhet, men de bedöms ha en potential. I rapporten läggs särskilt vikt vid några frågeställningar som lyfts 1

10 fram i en enkätundersökning bland lantbrukare som använt fånggrödor med stöd från landsbygdsprogrammet. Det är frågor som gäller det praktiska genomförandet av fånggrödeodlingen såsom etableringsteknik för eftersådda fånggrödor, effekten av tidpunkt för kemisk och mekanisk brytning m m. Många lantbrukare upplever att fånggrödan kan bli ett ogräsproblem i växtföljden, särskilt rajgräs, och detta uppmärksammas särskilt. Likaså beaktas hur olika fånggrödor kan innebära risk för uppförökning av växtskadegörare och sjukdomar i växtföljden. I uppdraget ingår inte att utvärdera sjukdomssanerande effekter av fånggrödor, vilket därför endast tas upp översiktligt. 2

11 Tabell 1. Översikt av fånggrödor och deras funktioner Art Latinskt namn Etablering Liten konkurrens med huvudgrödan Insådda Funktionen (grön = mycket god funktion) Risker (grön = mycket liten risk) Positiv växtföljdseffekt (grön = tydligt positiv) Tillväxt på hösten Rotutveckling Frosttålighet Frösättning/ fröbank Överlevande plantor blir ogräs Uppförökning av patogener och skadegörare Markstruktur Förfruktseffekt Ogräskonkurrens Sjukdomssanering Engelskt rajgräs Lolium perenne Italienskt rajgräs Lolium multiflorum Rajsvingel Festulolium braunii Ängssvingel Festuca pratensis Rörsvingel Festuca arundinacea Rödsvingel Festuca rubra Hundäxing Dactylis glomerata Timotej Phleum pratense Rödklöver Trifolium pratense Vitklöver Trifolium repens Cikoria Cichorium intybus Fältkrassing Lepidium campestre Eftersådda Westerw. rajgräs Lolium mf var. westerwoldicum Oljerättika Raphanus sativus var. oleiformis Rättika Longipinnatus Vitsenap Sinapis alba Höstraps Brassica napus Höstråg Secale cereale Rågvete Triticale Höstvete Triticum aestivum Höstkorn Hordeum vulgare Honungsört Phacelia tanacetifolia Luddvicker Vicia villosa Mycket god funktion/mycket liten risk/tydligt positiv växtföljdseffekt God funktion/liten risk/viss positiv växtföljdseffekt Viss funktion/viss risk/ingen växtföljdseffekt Dålig funktion/stor risk/negativ växtföljdseffekt Okänd/Svårbedömd inverkan 3

12 2 Fånggrödans funktioner 2.1 Kriterier för fånggröda mot kväveläckage Många arter kan tänkas fungera som fånggröda, antingen som insådd i huvudgrödan eller för sådd efter skörd. Här nedan presenteras viktiga kriterier för fånggrödor, bland annat baserade på tidigare arbeten av Karlsson-Strese m fl (1996). Kriterierna 1 5 är särskilt viktiga eftersom de definierar fånggrödans funktion för läckaget av kväve. Kriterierna 6 8 beaktar risker för negativa effekter i växtföljden, vilka starkt påverkar den praktiska tillämpbarheten inom jordbruket. Kriterierna 9 12 tar upp olika positiva effekter av fånggrödan vilket kan ha betydelse för att skapa ett intresse hos användaren. En schematisk genomgång av hur olika tänkbara fånggrödor uppfyller dessa kriterier redovisas i tabell 1. De diskuteras också vid genomgången av de olika arterna i kapitel Lätt att etablera Etableringen är en förutsättning för att få en fungerande fånggröda och det krävs förmåga hos arten att klara groning och uppkomst under förhållanden som inte alltid är optimala. Det gäller oavsett om den sås på våren eller hösten, som insådd eller eftersådd. Vid insådd i växande gröda på våren eller vid sådd strax efter skörd är särskilt torka i samband med groning något som ofta ställer till problem. Arter med små frön är vanligen mer torkkänsliga och ställer högre krav på såbädden än de med större frön (Møller Hansen m fl, 2000). Småfröiga arter är vidare ofta beroende av ljus för groning och måste sås grunt. För eftersådda fånggrödor är en art som kan etableras efter skörd genom direktsådd i stubben eller efter enbart ytlig stubbearbetning annars något som är högst önskvärt både av praktiska skäl och för effekten på kväveläckaget Svag konkurrens med huvudgrödan (gäller insådda fånggrödor) Konkurrens i växternas värld gäller främst resurserna ljus, näring och vatten. Den ideala insådda fånggrödan är lagom bra på att ta för sig av dessa resurser. Den ska klara att leva i skuggan av huvudgrödan, utvecklas långsamt, men ändå etablera ett rotsystem som kan börja ta för sig av näring och vatten då konkurrensen av huvudgrödan undanröjs i samband med skörd. Fånggrödan ska också helst också vara tolerant mot de kemiska preparat som används i huvudgrödan för att undanröja ogräs som inte är välkomna som fånggrödevegetation. Risken med alltför konkurrenskraftiga insådda fånggrödor är att de hämmar tillväxten av huvudgrödan och ger skördereduktioner. Det är inte bara fånggrödans egenskaper som har betydelse utan också odlingsmetodiken. Utsädesmängd och såtidpunkt är viktiga odlingsfaktorer med vilka man kan påverka fånggrödans konkurrenskraft Kraftig tillväxt på hösten Förmåga till kraftig tillväxt under hösten är en viktig förmåga. Särskilt under förhållanden med stor ansamling av kväve i marken ställs stora krav på att fånggrödan kan svara på den ökade kvävetillgången genom ökad tillväxt. Olika krav på insådda och eftersådda fånggrödor Olika krav ställs på insådda och eftersådda fånggrödor. Hos de insådda fånggrö- 4

13 dorna ska en kraftig tillväxt följa efter det att konkurrensen av huvudgrödan upphört i samband med mognad och skörd. Hos eftersådda fånggrödor ska plantan från första stund ha en snabb tillväxt. Olika beteenden hos ettåriga och fleråriga arter Överlevnadsstrategierna skiljer sig åt mellan ettåriga och två- eller fleråriga arter. En framgångsrik sommarannuell art växer snabbt för att blomma och sätta frö innan hösten, varefter den dör. Eftersådda ettåriga fånggrödor dör oftast i samband med frost eftersom de befinner sig i kraftig tillväxt när vintern börjar. En perenn, tvåårig eller vinterannuell art måste däremot förbereda sig inför vintern för att överleva. Hos arter som är anpassade efter ett nordligt klimat sker generellt en invintring och avtagande av tillväxten tidigare under hösten än hos arter som ej är lika anpassade efter stränga vinterförhållanden. Som fånggröda är arter som har en sen invintring att föredra, dvs de som fortsätter att växa kraftigt även då dagslängd och temperatur avtar Kraftig rotutveckling Kraftig tillväxt ovan jord hänger naturligt samman med en bra rottillväxt. Olika arter har däremot olika typer av rotsystem, både vad gäller rötternas utformning och hur djupt de går i marken. Gräs har många finrötter utan tydlig huvudrot, medan t ex korsblomstriga växter (brassica-arter), cikoria och rödklöver har en mer eller mindre kraftig pålrot med utväxt av finare rötter. Rotsystemets utformning kan påverka kväveläckaget på olika sätt i olika situationer. Hos de insådda gräsfånggrödorna utvecklas exempelvis ett fint och tätt rotsystem i den övre delen av marken redan under växtsäsongen. Detta breder sedan ut sig under hösten när fånggrödan växer, men växer inte så snabbt på djupet. Det kväve som mineraliseras i matjorden fångas vanligtvis upp innan det når djupare ned i marken och rotsystemet är därmed funktionellt. Däremot upptas inte så stor del av det kväve som hamnat i djupare jordlager. I situationer när kväve hinner transporteras nedåt i marken innan fånggrödan hunnit ta upp det kan en fånggröda med snabb tillväxt på djupet vara att föredra (Dabney m fl, 2001). Det kan t ex gälla vid odling av eftersådda fånggrödor i grönsaksproduktion med bevattning där det ofta uppstår kvävetransport nedåt i marken. Arter som har särskilt god förmåga att växa snabbt på djupet finns enligt Thorup-Kristensen (2001) främst bland de tvåhjärtbladiga växterna av icke-baljväxttyp, t ex arter i familjen Brassicaceae Frosttålig En fånggröda ska växa så länge som möjligt på hösten för att göra sitt jobb på bästa sätt. När den fryser ned och dör avslutas upptaget och näring frigörs snabbt från det döda växtmaterialet. I södra Sverige kan de första frostnätterna ibland komma tidigt, men följs ofta av relativt varma perioder när växter som klarat frosten kan fortsätta växa. En fånggröda som klarar dessa tidiga froster har chans att få en längre upptagsperiod, eller åtminstone längre period med levande växtmaterial, än fånggrödor som är mindre tåliga. Vilka krav som ställs på fånggrödans frosttålighet hänger förstås ihop med var den odlas. I de inre delarna av Götaland uppträder den första nattfrosten under senare delen av september ( Längs kustområdena och runt de stora sjöarna kan den fördröjas till mitten av oktober, medan allra sydligaste delen av landet oftast är frostfritt till långt fram i november. 5

14 2.1.6 Ingen frösättning och liten risk för överlevnad av frö och plantor En art fungerar bäst som fånggröda i sin vegetativa fas. Det är då själva tillväxten av rötter och skott är som störst, och det är också då som kväveupptaget är som störst. När växten börjar blomma och sätta frö avstannar rot- och skottillväxten och mer av tillväxten sker genom omfördelning i växten. Den generativa fasen är också något som man absolut vill undvika på grund av risken att fånggrödan ska bli ett ogräs i växtföljden genom spridning av frön. En fånggröda kan också överleva genom att tuvor eller stam- och rotutlöpare överlever kemisk avdödning eller nedbrukning och finns kvar efter sådd av nästa gröda. Exempelvis kan de vallgräs som inte sätter frö under fånggrödehösten ändå ge upphov till fröspridning, genom att de överlever till nästa år och sätter frö då. På det viset kan fånggrödor som dör naturligt efter frost på hösten eller vintern vara mycket praktiskt. Ett alternativ är att avdöda fånggrödan kemiskt före nedbrukning, men det leder till att fånggrödans period för tillväxt och upptag förkortas. Ett par botaniska egenskaper som är viktiga för risken att en art blir ett ogräs genom fröspridning är om den kräver en köldperiod för att inducera blomning (vernalisering) och om dagslängden påverkar utvecklingstakten. Hos så kallade långdagsväxter påskyndar långa dagar utvecklingen av växten, och om sådana arter sås under vår och sommar kan de snabbt börja blomma och sätta frö. Arter med stort vernaliseringsbehov kan sås under sommar/höst utan att man riskerar att de börjar blomma före vintern. Vernaliseringsbehovet kan vara olika starkt och kan variera mellan arter sorter. Även hos gräsarter som kräver vernalisering kan ibland blommande strån dyka upp om de såtts tidigt på säsongen och vernaliseringsbehovet blivit tillfredsställt. En tredje botanisk egenskap som är viktig i ogräshänseende är förmågan till groningsvila hos fröna. Att inte alla frön gror på en gång är en effektiv överlevnadsstrategi för en art. Att ha en fröbank i marken som successivt kan leverera groningsdugliga frön ger hela tiden arten nya möjligheter att ge funktionsdugliga plantor under lång tid framöver. De flesta arter har en viss primär groningsvila som hindrar dem att gro direkt efter det att de lämnat moderplantan. Ett undantag är stråsädesslagen som gror mer eller mindre omedelbart, vilket ibland kan ställa till problem med t ex groning i axen. Frånvaro av groningsvila är viktigt bland kulturväxterna eftersom man vill ha just en jämn groning vid sådd. Olika arters groning induceras vid olika tidpunkter. Så kallade vinterannueller gror exempelvis huvudsakligen på hösten, medan sommarannuellerna huvudsakligen gror på våren. Om ett frö övergår i en sekundär vila, och hur lång den blir, beror delvis på olika faktorer i omgivningen, men också på artens egenskaper. Det kan också variera mycket inom arten. Hos många arter övergår fröna i en sekundär vila när de plöjs ned i marken. Vissa av de riktigt besvärliga ogräsen världen över är sådana som kan bilda en fröbank i marken som varar i decennier, exempelvis svinmålla och åkersenap Liten risk för uppförökning av skadegörare och växtsjukdomar Den samlade bilden av fånggrödans inverkan på risken för uppförökning av växtskadegörare är komplicerad, genom att fånggrödan kan inverka både positivt (se avsnitt 2.1.8) och negativt. Ett avbrott genom jordbearbetning mellan två grödor är emellertid generellt bra för att minska risken för överföring av sjukdomar eller skadegörare mellan grödorna. Vid en plöjning brukas växtrester effektivt ned i 6

15 jorden vilket har en sanerande effekt på många skadegörare. Vid användning av fånggrödor (eller när marken inte bearbetas med vändande redskap) skapas istället möjliga bryggor för växtsjukdomar och insekter mellan grödorna som kan innebära en risk. Risken för olika växtsjukdomar som orsakas av svamp, bakterier och virus ökar om fånggrödan är släkt med huvudgrödorna i växtföljden. Särskilt för fånggrödor av familjen Brassicaeae (korsblommiga) finns anledning att vara försiktig i växtföljder som innehåller oljeväxter (Diederichssen m fl, 2009; Wallenhammar m fl, 2011). Även gräsfånggrödorna kan medverka till uppförökning av skadegörare (se avsnitt 3.1.2) Positiva växtföljdseffekter En fånggröda som inte bara fångar kväve undan utlakning, utan som också bidrar till andra positiva effekter för odlingen ger ett mervärde som kan påverka intresset av att odla fånggröda. Thorup-Kristensen m fl (2003) definierade andra effekter än de som gäller kväveläckage och kväveefterverkan som inverkan på (i) tillgänglighet av andra näringsämnen än kväve, (ii) markbiologisk aktivitet, (iii) marken som substrat för växten, (iv) markvattenförhållanden och (v) förekomst av sjukdomar, skadegörare och ogräs. Markstruktur, förfruktseffekt och påverkan på markens mikrobiella aktivitet Med fånggrödan tillförs organiskt material till marken som gynnar både den mikrobiella aktiviteten och markdjur som kan ha betydelse för markens struktur m m. Det är inte bara efter nedbrukning utan också under tillväxten i samband med bladfällning, rötters omsättning och utsöndring samt genom mykorrhizafunktioner. Ökad nedbrytning av pesticiden 2, 4-D observerades exempelvis i samband med odling av rågfånggröda (Bottomley m fl, 1999). Fånggrödornas mullhaltshöjande effekt är varaktig, men kan vara svår att identifiera och värdera på kortare sikt eftersom den går långsamt. Mullhalten har betydelse för bland annat markens struktur, vattenhållande förmåga och kvävelevererans till grödorna. Fånggrödorna inverkar rent fysiskt på markstrukturen, både i själva markytan och genom att rötterna påverkar markens porositet. Arter med pålrotsystem, t ex Brassica-arter (familjen Brassicaceae), rödklöver och cikoria är exempel på fånggrödor med positiv effekt på markstrukturen. Växter med kraftiga rötter kan ha en viktig funktion för att luckra kompakterade jordar (Löfkvist, 2005). Direkta förfruktseffekter är något som kan vara en viktig funktion hos fånggrödan. Särskilt artblandningar med baljväxter ger väsentliga bidrag till kväveförsörjningen av den efterföljande grödan (Vyn m fl, 2000; Bergkvist m fl, 2011) genom den kombinerade effekten av fånggröde- och gröngödslingsfunktion. Fånggrödan som konkurrent med ogräs Att hålla marken bevuxen med en fånggröda innebär konkurrens med ogräsen. En fånggröda som bildar ett jämnt och tätt bestånd trycker ned ogräsen genom ökad konkurrens om vatten, ljus och näring, både genom att hindra groning och hämma tillväxt. Flera studier har visat att det troligen är konkurrensen om näring som är den viktigaste faktorn (Bergkvist m fl, 2011; Sjursen m fl, 2011). I studien av Sjursen m fl (2011) gav en klöverfånggröda ingen effekt på ogräs, medan gräs och gräs-/klöverblandning hämmade ogräsens tillväxt. Gödslingseffekten av klöver sågs som en förklaring till utebliven konkurrens. Fånggrödematerial som får ligga 7

16 kvar på markytan kan också hämma ogräsen rent fysiskt eller genom allelopatisk påverkan enligt Teasdale & Daughtry (1993) och Creamer m fl (1996). Persson (2010) presenterade resultat från växthusförsök där nedbrukad grönmassa av vitsenap signifikant minskat antalet groddplantor av lomme och baldersbrå. Oljerättika orsakade däremot en ökad rottillväxt hos baldersbrå, vilket visar på komplexiteten i de studerade systemen. I svenska studier har levande insådda gräsfånggrödor och eftersådda brassicafånggrödor visat tydliga effekter genom minskad förekomst av t ex kvickrot. Höstinsådda fånggrödor i höstvete gav i flera försök mycket god effekt mot fröogräs (90 %) och även mot kvickrot (40 %) enligt Bergkvist (2002) och Bergkvist m fl, (2010). Bergkvist (opublicerat) har i senare försök haft svårt att upprepa den goda effekten på fröogräs som observerades i Bergkvist (2002), förmodligen beroende på att den herbicid som användes i de äldre försöken (Basagran) gynnade gräset i förhållande till ogräsen, medan de herbicider som användes i låg dos i de nyare försöken (Cougar och Monitor) inte har gjort det. Vårsinsådda fånggrödor visade inte samma hämmande effekt på kvickrot enligt Hjellström (2001), som hade ett väldigt tätt bestånd av kvickrot i sitt försök. Stenberg m fl (1999) visade emellertid mycket god effekt jämfört med mark utan fånggröda och sen höstplöjning. Även brassica-fånggrödor har en nedtryckande effekt på ogräs (Adholm, 2005), förutsatt att ett jämnt bestånd bildas. Odling av fånggröda kan kombineras med upprepad putsning för att öka konkurrensen mot ogräsen Kombinationen av fånggröda och putsning för bekämpning av kvickrot har visat lovande resultat (Courtney, 1980; Fogelfors, 2008) och undersöks i ett pågående doktorandprojekt vid SLU, där olika konkurrensstrategier för bekämpning av kvickrot studeras. Sjukdomssanerande inverkan Odling av fånggrödor kan inverka både positivt och negativt på förekomsten av växtskadegörare. Generellt kan det finnas risker genom att en ökad mängd växtrester i markytan kan agera som värd för jordburna svamp- och bakteriesjukdomar, men det finns också positiva effekter som kan ha betydelse. Fånggrödornas samlade effekt på skadegörare är därmed komplex och styrs av många faktorer, både biologiska och kemiska. Generellt framhålls ofta fånggrödors positiva inverkan genom att skapa goda odlingsförutsättningar i marken, vilket är viktigt för att undertrycka många jordburna patogener (Abawi & Widmer, 2000). Sådana förutsättningar gäller exempelvis en god markstruktur, vattenhållande förmåga hos marken och ett gynnat mikroliv i marken, som i sin tur kan innebära snabbare nedbrytning av växtrester och skadliga mikroorganismer. Fånggrödan kan också fungera som ett fysiskt skydd för olika skadegörares predatorer eller konkurrenter. Samtidigt kan fånggrödorna också minska risken för infektioner genom produktion av ämnen som hämmar skadegörare av olika slag i samband med att växterna brukas ned. Hämning av skadegörare kan också ske genom konkurrens och parasitsim (Raaijmakers m fl, 2009). Inom ett EU-projekt som startar 2012 kommer olika fånggrödors inverkan på svamppatogeners (Fusarium) överlevnad och uppförökning i växtföljden att studeras för att identifiera risker och möjligheter kopplade till odlingssystem med fånggrödor och reducerad jordbearbetning (Bergkvist, muntl.). 8

17 Olika växters utsöndring av allelopatiska ämnen och dess effekter på olika organismer är ett komplicerat ämnesområde (Rice, 1984) där mycket kunskap saknas, men där ett stort intresse finns. Bland växter som har en dokumenterad allelopatisk verkan finns rajgräs, råg och arter i familjen Brassicaceae. Rajgräs har i amerikanska studier visat hämmande inverkan på viktiga skadegörare på brytbönor, både vad gäller svampinfektioner (Fusarium m fl) och nematoder (Pratylenchus spp) som orsakar skador på rötterna (Abawi & Widmer, 2000). I svenska studier, där den sanerande effekten av fånggrödor undersöktes på markburen smitta av Rhizoctonia solani i färskpotatis, erhölls en statistiskt signifikant ökning av angreppet i försöksled med Westerwoldiskt rajgräs. Angreppet minskade däremot efter oljerättika, vitsenap och havre (Bång och Wallenhammar, 2007). Går det att kombinera fånggrödefunktion med biofumigation? Den positiva effekten av sanerande mellangrödor/gröngödslingsgrödor för att hämma angrepp av jordburna svampsjukdomar har visats för ett flertal sjukdomar i olika grödor t ex rotdödare (vete), ärtrotröta (ärt) och vissnesjuka (potatis). Det är framförallt Brassica-växter, b la vitsenap (Sinapis alba) och sareptasenap (Brassica juncea), som visat goda sanerande effekter på jordbundna svampsjukdomar (Kirkegaard och Sarwar, 1999), men också nematoder och nematodburna virus. De innehåller glukosinolater (GSL) som vid nedbrytning med hjälp av enzymet myrosinas bildar biocida föreningar, isothioscyanater, vilka kan vara toxiska för markorganismer (Gardiner et al. 1999). Efter nedbrukning av grödan och efterföljande nedbrytning av växtdelarna frigörs dessa ämnen. Mekanismerna bakom fenomenet, som kallas biofumigation (biologisk hämning), men exakt vilka svamppatogener som påverkas är inte helt klarlagt (Matthisen & Kirkegaard, 2006). Brassica-växter används allmänt som sjukdomssanerare, och det finns ett stort intresse hos lantbrukare världen över. I Australien har sorter av B. juncea med hög halt GSL i rötterna förädlats fram, och dessa har i försök i Sverige haft god effekt på rotdödare i vårvete (Wallenhammar och Pettersson, 2003) och på Apanomyces cochlioides i sockerbetor (Persson, L., muntl.). Frågan är om det går att kombinera funktionen som eftersådd fånggröda med sjukdomssanering genom biofumigation. Flera studier tyder på att det inte är självklart genom att metoden kräver en relativt lång växtsäsong för brassica-grödan. I en svensk studie fick man ingen effekt av oljerättika och vitsenap på jordburna svampsjukdomar orsakade av Sclerotinia sclerotiorum, Fusarium culmorum och Rhizoctonia solani eller på TRVvirus, och man poängterar att metoden är mycket kortvarig och kräver speciella förhållanden för att fungera (Soldevilla Martinez, 2009; Persson, 2010). Det framgår också av amerikanska hemsidor med råd kring användning av biofumigation. I den svenska studien av Soldevilla Martinez fick man däremot en hämning av Sclerotina sclerotiorum som orsakar bomullsmögel hos tvåhjärtbladigväxter efter nedbrukning av westerwoldiskt rajgräs. Oljerättika och vitsenap av vissa resistenta sorter har en viss sanerande effekt på betcystnematoder genom att de lockar nematoden till kläckning (Olsson, 2009), varefter den dör. Även här poängterar man att en lång växtsäsong är viktig, vilket också väcker frågan om det är möjligt att tillskriva eftersådda brassica-fånggrödor denna effekt. 9

18 2.2 Fånggrödans effekt på kvävdynamiken i marken Mulluppbyggnad på lång sikt Att hindra kväve från att utlakas och istället binda in det i växtmaterial är positivt för markens mullhalt. För en jord med sjunkande mullhalt kan upprepad fånggrödeodling betyda att trenden bryts och att mullhalten långsamt ökar genom en ökad inlagring av både kol och kväve. Detta är mycket långsamma förändringar (decennie perspektiv), men de är också beständiga. Bland de positiva effekter man kan se av en ökad mullhalt är en ökad kvävelevererande förmåga hos marken, där tidigare fångat kväve blir tillgängligt igen. För ett försök i Halland uppskattades att 10 år med insådd gräsfånggröda varje år troligen ökade markens kvävelevererande förmåga med ca 3 5 % (Aronsson & Torstensson, 2009), vilket var väl i linje med betydligt tidigare amerikanska erfarenheter av gräsfånggrödor (Morgan m fl, 1942). Enligt en sammanställning av Six m fl (2006) innebär odlingssystem med ekologisk odling, reducerad jordbearbetning och fånggrödor också att det organiska materialets sammansättning ändras något. Mängden mikrobiell biomassa ökar och förskjuts till att bli mer svampdominerad vilket gynnar uppbyggnad av markens organiska material. Förutom alla de positiva effekter man tillskriver en ökad mullhalt innebär det också en viss ökning av utlakningen. Den ökade utlakning man ibland observerar året efter det att en fånggröda bryts kan dock nästan helt knytas till den kortvariga effekt som består endast under det första året efter nedbrukning, medan den mer långsiktiga märks först efter decenniers odling av fånggrödor Brytning av fånggröda Sett i det korta perspektivet (höst-vinter) ska fånggrödan i så stor utsträckning som möjligt tömma marken på kväve under hösten. En fånggröda med svag tillväxt behöver då inte nödvändigtvis fungera dåligt. Den dåliga tillväxten kan bero på att tillgången på kväve i marken är liten, och att fånggrödan ändå gör sitt jobb. Under förhållanden när mycket kväve mineraliseras under hösten behövs däremot en fånggröda med stor tillväxtkapacitet för att den ska fungera bra. Tidig sådd av fånggrödan och sen brytning inför nästkommande gröda är en generell regel för att få säker minskning av kväveläckaget. Sett i ett perspektiv som även omfattar den efterföljande växtsäsongen så ska kvävetillgången sedan snabbt öka igen och vara tillgängligt för den efterföljande grödan för att inte öka risken för utlakning längre fram i växtföljden. Här har fånggrödans egenskaper, men också odlingsåtgärderna stor betydelse, figur 1. För att få den bästa hushållningen med kväve i samband med odling av fånggrödor behöver man ta hänsyn till balansen mellan i) Hur intensiv utlakningsprocessen är, ii) Hur effektivt fånggrödan tar upp kväve, och iii) Återmineraliseringen av fånggrödekvävet (Thorup-Kristensen, 1993). Detta sammantaget bestämmer om fånggrödans förfruktseffekt blir positiv eller rentav negativ. 10

19 1 När och hur den sås 8 Nederbördsförhållanden 4 När den dör eller avdödas 2 Hur länge den växer 5 När den nedbrukas 6 Kvävehalt, C:N-kvot 3 Kväveupptaget från marken 7 Jordens egenskaper Figur 1. Både fånggrödans egenskaper, odlingsåtgärderna, jordegenskaper och klimatet påverkar balansen mellan fånggrödans upptag, återmineralisering och kväveefterverkan samt risk för utlakning. Hur läckagebenägen jorden är hänger samman med jordarten och klimatförhållandena. För nederbördsrika förhållanden i södra Sverige kan man på lätta jordar (upp till lerhalt motsvarande lättlera, 25 %) räkna med att en stor andel av kvävet som finns i marken under hösten kommer att lakas ut. Särskilt på de riktigt lätta jordarna är en riktig dammsugarfånggröda därför att föredra. Det kväve som inte fångas upp riskerar nämligen ändå att förloras. För lerjordar i mindre nederbördsrika områden kan man räkna med att en del kväve ändå skulle finnas kvar i marken på våren. På sådana jordar kan det rentav vara onödigt med ett väldigt stort kväveupptag under hösten. Studier på lerjordar (mellanlera mycket styv lera) runtom i Sverige har visat att under relativt torra förhållanden är inte kvävemineraliseringen under hösten något stort problem för kväveförlusterna genom att en stor andel av kvävet blir kvar i markprofilen under vintern (Aronsson & Stenberg, 2010; Stenberg m fl, 2005; Myrbeck m fl, 2003; Wetterlind m fl, 2006). Under blöta förhållanden på dessa jordar återfinns däremot mindre kvävemängder kvar på våren, men här verkar gasformiga förluster att ibland vara mer betydande än läckageförlusterna. Att odla fånggröda är därför inte lika viktigt på styva lerjordar som på lättare jordar. Tidpunkt för nedbrukning av levande fånggröda Tidpunkten för nedbrukning är ett sätt att balansera upptag och återmineralisering av kvävet i fånggrödan. När en levande fånggröda brukas ned avbryts växtnäringsupptaget och nedbrytningen av växtmaterialet påbörjas. Därmed börjar kväve ansamlas i marken, dels kväve som frigörs från jordens organiska material och som annars skulle tagits upp av grödan, dels kväve som frigörs från de döda växtdelarna. Beroende på växtmaterialets kvalitet kommer dynamiken hos kvävemineraliseringen att variera. En användbar indikator för att förutsäga mineraliserings - förloppet är växtmaterialets kol-kväve (C:N)-kvot. För växtmaterial med en C:Nkvot som är högre än 20 (kvävehalt under 2 2,5 %) sker i en inledande fas immobilisering av kväve (Stevenson, 1986), som sedan övergår i mineralisering allteftersom kolet förbränns av mikroorganismerna i marken. För sådana fånggrödor finns risken att kvävetillgången för den efterföljande grödan blir liten och förskjuten för långt fram i tiden relativt grödans kvävebehov. På motsvarande sätt kan nedbrukningen av en fånggröda med låg C:N-kvot resultera i en så omedelbar frigörelse att läckagerisken ökar om det sker vid fel tidpunkt. Tidpunkten för nedbrukning är alltså ett viktigt redskap för att styra mineraliseringen. Studier har visat att mineralisering av kväve kan fortgå i marken med relativt hög hastighet även vid temperaturer ned till +1 C (van Schöll m fl, 1997). Att definiera lämplig tidpunkt för nedbrukning handlar inte bara om det ska göras på hösten eller våren utan också när på hösten eller våren det helst ska ske. Thorup- 11

20 Kristensen & Dresbøll (2010) undersökte effekten av olika nedbrukningstidpunkter på hösten och våren av en rågfånggröda på rågens tillväxt, mineralkvävedynamik i marken och efterverkanseffekt. De definierade olika faktorer av betydelse för kvävedynamiken och värderade dem utifrån resultatet (tabell 2). De kunde konstatera att mineraliseringen av rågfånggrödans material (4 % kvävehalt) i förhållande till den efterföljande grödans behov inte påverkades i stor utsträckning av nedbrukningstidpunkten utan skedde tillräckligt snabbt i alla fall. Detta var alltså en fånggröda med hög kvävehalt, där mineraliseringsförloppet var snabbt. Fånggrödans kväveupptag under senhösten verkade inte heller vara så stort att det gav anledning att senarelägga nedbrukning på hösten (efter 20 okt). Däremot poängterar författarna att för eftersådda fånggrödor med liten tillväxtkapacitet eller som sås sent kan det sena upptaget ha stor betydelse. Faktorerna som hade mest betydelse angående senareläggning på hösten gällde de (4 och 5) som har med jordens innehåll av mineralkväve på hösten och läckagebenägenhet att göra. Under våta förhållanden med stor risk för läckage gav senareläggning av nedbrukningen således klart minskad läckagerisk och problemet med att fånggrödan tömt marken väl på kväve utgjorde inget problem för den efterföljande grödan eftersom kvävet ändå skulle förlorats. För torrare förhållanden medförde senareläggning av nedbrukning sämre efterverkanseffekt i jämförelse med led utan fånggröda. Vid senareläggning av vårnedbrukning hade fånggrödans uttömning av marken stor betydelse, och resulterade i negativ efterverkan. Vid denna tid på året var inte heller läckaget av nämnvärd betydelse. Författarna rekommenderade inte senarelagd nedbrukning på våren under några förhållanden. Överlag gav tidig vårnedbrukning något fördröjd kvävetillgång för den efterföljande grödan i jämförelse med höstnedbrukning. Om ett val ska göras mellan höstnedbrukning och tidig vårnedbrukning är författarnas slutsats att vårnedbrukning ger en kvävedynamik som är god för gröda och samtidigt ger en större minskning av läckaget än vid höstnedbrukning. Även enligt erfarenhet i de svenska försöken är det viktigt att vårnedbrukning av fånggröda görs så tidigt som möjligt för att få igång mineraliseringen inför växtsäsongen, vilket också framgår av andra studier, exempelvis Wagger (1989). Annars har svenska studier visat att vid användning av insådda gräs- eller gräs-/klöverfånggrödor (högre C:N-kvoter än i den danska studien ovan) som effektivt tömmer marken på kväve och som får växa fram till nedbrukning, är en sen höstnedbrukning funktionellt både på lerjordar och på lätta och läckagebenägna jordar. Vårnedbrukning kan ge mindre läckage under vissa år (Aronsson & Torstensson, 2009), men nedbrukning sen höst (nov-dec) ger samtidigt en säkrare positiv efterverkanseffekt enligt många studier (Torstensson, 1998; Wallgren & Lindén, 1994). För eftersådda fånggrödor är ofta tiden tillgänglig för tillväxt mer begränsad under svenska förhållanden än under danska och därför har troligen tiden tillgänglig för upptag (faktor 1 i tabell 2) större betydelse. För mellanleror och styva leror pekar mycket alltså på att nedbrukningstidpunkten för levande fånggröda inte är kritisk eftersom man inte har lika effektiv urtvättning av marken som på lätta jordar. Snarare gäller det att anpassa tidpunkten efter vad som fungerar den aktuella för jorden. Försämrad markstruktur kan vara ett problem vid jordbearbetning sent på hösten på lerjordar (Myrbeck m fl, 2003), även så tidigt som i slutet av oktober enligt erfarenheter från styva leror (Stenberg, muntl.). På lättare jordar bör däremot vårnedbrukning övervägas i vissa fall. Summarisk översikt av lämpliga nedbrukningstidpunkter för fånggrödor framgår av tabell 3. 12